Question

16．潛水艇是既能在水面航行又能潛入水中某一深度進(jìn)行機動作戰(zhàn)的艦艇，是海軍的主要艦種之一．如圖是我國自主研制的潛水艇，其最大下潛深度可達(dá)350m．潛水艇的總體積為6×10³m³，艇內(nèi)水艙容積為2×10³m³．
（1）潛水艇靠改變自身重力實現(xiàn)下沉或上浮的．
（2）該潛水艇從長江某基地潛行赴黃海執(zhí)行任務(wù)，在此過程中潛艇所受浮力變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（3）當(dāng)該潛水艇在黃海水下勻速航行時，水箱正好灌滿海水，此時潛水艇受到的浮力是多少？當(dāng)潛水艇排完水艙中的水后，在海面上勻速航行時受到的浮力是多少？（海水密度為1.03×10³kg/m³，g取10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)潛水艇完全浸沒入水中時，其整體體積與排開水的體積相同，因此浮力就不可能改變．根據(jù)浮沉條件，只有改變浮力與重力的關(guān)系，才會實現(xiàn)上浮和下沉，因此，只能靠調(diào)節(jié)自身的重力了．
（2）潛水艇從長江赴東海時，排開液體的體積始終等于潛水艇的體積，但液體的密度變大，由浮力公式：F=ρ_液gv_排可知，液體密度越大，所受的浮力越大，潛水艇在水中處于懸浮狀態(tài)，所以重力等于浮力．
（3）已知潛水艇的體積，根據(jù)浮力公式可求潛水艇受到的浮力，此時潛水艇懸浮，受到的浮力等于現(xiàn)在自身的重力，等于潛水艇的重力與一箱水的重力之和；
當(dāng)潛水艇排完水箱中水時，潛水艇航行時受到的浮力等于潛水艇的重力．

解答 解：（1）潛水艇靠自身水艙的吸水和排水，來改變自身的重力，從而改變重力與浮力的大小關(guān)系，實現(xiàn)上浮和下沉；
（2）潛水艇從長江赴東海時，排開液體的體積始終等于潛水艇的體積，但液體的密度變大，由浮力公式：F=ρ_液gv_排可知，液體密度越大，所受的浮力越大，所以潛水艇在海水中潛行時所受的浮力大于在江水中潛行時所受的浮力；
（3）水箱正好灌滿水，此時潛水艇受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.03×10³kg/m³×10N/kg×6×10³m³=6.18×10⁷N，
一箱水的重力G_水=m_水g=ρV_箱g=1.03×10³kg/m³×2×10³m³×10N/kg=2.06×10⁷N，
所以潛水艇的自重為G_潛=F_浮-G_水=6.18×10⁷N-2.06×10⁷N=4.12×10⁷N，
當(dāng)潛水艇排完水箱中水時，潛水艇航行時受到的浮力F_浮1=G_潛=4.12×10⁷N．
故答案為：（1）自身重力；（2）變大；（3）此時潛水艇受到的浮力是6.18×10⁷ N；在海面上勻速航行時受到的浮力是4.12×10⁷ N．

點評 本題考查浮力、重力等的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是知道物體漂浮或懸浮時浮力等于自身的重力．